动物医学进展,2007,28(增):64265
Progress in Veterinary Medicine
纳米技术在生物医学中的研究进展3
吴艳花1,阮文科23,彭丽英1
(1.中国农业大学动物医学院,北京100094;2.北京农学院,北京102206)
摘 要:20世纪80年代开始研究的纳米技术在90年代获得了突破性进展,它给许多行业带来巨大变化,它对生物医学的渗透与影响是显而易见的。利用纳米技术可将生物降解性和生物相容性的聚合物与药物一起制成纳米药物,作为靶向药物制剂,直接导入病灶部位的器官、组织甚至细胞,达到提高药物疗效,降低毒性的作用;将纳米材料作为药物载体,可增加某些药物的胃肠吸收,提高其生物利用度;将纳米材料作为载体,可用于基因的输送和治疗。文章就纳米技术在生物医学中的研究进展做一综述。
关键词:纳米技术;生物医学;载体
中图分类号:Q6文献标识码:A文章编号:100725038(2007)S2*******
纳米技术是20世纪80年代末、90年代初才逐步发展起来的前沿、交叉性新型学科领域,它的迅猛发展将在21世纪促使几乎所有工业领域产生一场革命性的变化。纳米颗粒是以高分子物质为辅料,将药物溶解、吸附或包裹于辅料中,分散制成纳米级的固态或液态微粒,是一种新型纳米粒给药系统,一般将其粒径大小界定在1nm～100nm[1],已研究的纳米粒包括聚合物纳米囊与纳米球、药质体、脂质纳米球、纳米乳和聚合物胶囊。
1 药物载体
利用纳米科技可将生物降解性和生物相容性的聚合物作为载体与药物一起制成纳米药物,作为靶向药物制剂,直接导入病灶部位的器官、组织甚至细胞,达到提高药物疗效,降低毒性的作用;将纳米材料作为药物载体,可增加某些药物的胃肠吸收,提高其生物利用度[223]。
1.1 肿瘤的治疗
纳米生物导弹将直接用于治疗各种细胞水平的疾病,对病变组织和细胞有特异性杀伤作用。将基因或药物输送到癌细胞和器官以达到直接的治疗效果;纳米药物载体作为抗恶性肿瘤药物的输送系统是纳米颗粒最有前途的应用之一。研究表明,纳米粒子缓释抗肿瘤药物延长了药物在肿瘤内的存留时间,减缓了肿瘤的生长,与游离药物相比,延长了患病动物的存活时间。体内和体外实验均证明,把亲脂性免疫调节剂胞壁酰二肽或胞壁酰二肽胆固醇包裹到纳米胶囊中,其抗转移瘤作用比游离态药物更有效[4]。研究人员将通过化学方法合成的纳米红色元素硒灌喂肺癌移植瘤模型小鼠,结果表明纳米红色元素硒有较好的抗肺癌移植瘤效果。
1.2 感染性疾病的治疗
1.2.1 寄生虫病 利什曼原虫有较高的发病率和病死率,药物治疗效果并不理想并有较大毒性。利用纳米载体系统能够提高药物在单核巨噬细胞内的活性。研究表明,聚氰基丙烯酸己酯纳米囊包被的伯氨喹的对体外巨噬细胞内的杜氏利什曼原虫的作用比单独的伯氨喹的作用强21倍;在研究抗肝包虫病药物效果时发现:给小鼠静脉注射6mg/kg阿苯哒唑的聚乳酸纳米粒子与口服1500mg/kg游离阿苯哒唑的治疗效果相当的效果。
1.2.2 细菌感染 体外试验表明,纳米粒子可以作为细胞内药物输送系统,用于细胞内疾病的治疗。研究表明,纳米粒子能够增加培养基中大鼠肝细胞和小鼠腹腔巨噬细胞对庆大霉素的摄取,可以作为细胞内药物输送系统。对培氟沙星和氧氟沙星抗菌效果研究表明,聚氰基丙烯酸乙基酯纳米粒子包被的培氟沙星和氧氟沙星与游离药物相比,其对标准菌株的抗菌活性增加了2倍～50倍。也有研究表明,纳米粒子包裹的氨必西林比游离的氨必西林的疗效要高20倍。
1.3 疫苗佐剂
纳米粒子作为疫苗的佐剂,可以使抗原结构更趋稳定,在机体内能引起比常规佐剂更加强烈的、更加特异的免疫反应。由于纳米控释系统能保护抗原
3收稿日期:2007202226
作者简介:吴艳花(1978-),女,山东人,博士研究生,主要从事预防兽医学研究。3通讯作者
并能促进派伊尔氏结的摄取,所以用于包被口服免疫制剂会提高疫苗效果,同时,口服用疫苗利用纳米粒子包被后,避免了被胃酶和胃酸分解,而后被肠淋巴组织吸收。而且由于纳米粒高度的分散性和巨大的表面积,能增加疫苗与胃肠道壁的接触,从而增加吸收的机会,提高疫苗的生物利用度;纳米粒子的辅助作用还表现在持久地缓慢地释放被包裹的抗原,加强吸收作用和机体免疫系统对被纳米粒子结合抗原的免疫反应。研究发现用聚甲基丙烯酸甲酯纳米粒子作为艾滋病毒疫苗的佐剂比用氢氧化铝作为佐剂产生的抗体滴度要高10倍～100倍[5]。2 基因载体
用纳米载体系统输送核苷酸有许多优点,如能保护核苷酸,防止降解;有助于核苷酸转染细胞,还能够靶向输送核苷酸,起到定位作用。Chavany C 等[6]研究聚氰基丙烯酸烷基酯纳米粒子包被寡核苷酸时发现,无论在缓冲液还是在细胞培养基中,纳米粒子可以帮助寡核苷酸抵抗核酸酶的作用,防止了核苷酸的降解,同时,通过细胞对纳米粒子的吞噬作用而增加了寡核苷酸进入细胞内的量。被制成基因载体的DNA 和明胶纳米粒子凝聚体含有氯奎和钙,而明胶与细胞配体运铁蛋白共价结合。在Truong L 等[7]用明胶纳米粒子包被DNA 时发现,纳米粒子可与反应中超过98%的DNA 相结合,DNA 的电泳并不受影响,DNA 在纳米粒子中部分避免了被脱氧核糖核酸酶Ⅰ的分解。3 展望
纳米技术在生物医学领域有着广泛的应用前
景,纳米药物载体的发展,为现代给药系统的研究提供了新途径,对现代药剂学的发展提出了更高、更新的要求;纳米基因载体的发展,为基因在细胞内抵抗核酸酶的降解、提高细胞对基因的利用度提供了更好的途径。药物经纳米化可提高其生物利用度、制剂的均匀性、分散性和吸收性。发展纳米药物可定点给药,制造纳米生物导弹可直接用于治疗各种细胞内疾病,特异性地杀灭肿瘤细胞,显示出良好的应用前景。参考文献:
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Progress on N anotechnology in Biomedicine
WU Yan 2Hua 1,RUAN Wen 2ke 2,PEN G Li 2ying 1
(1.College of V eterinary Medicine ,China A gricult ural Uni versit y ,B ei j ing ,100094,China;
2.Bei j ing A g ricult ural College ,B ei j ing ,102206,China )
Abstract :Nanotechnology started in 1980s develop s rapidly ,which brings great changes to many p rofes 2sions especially to biomedicine.Nanoparticles formulated f rom biodegradable polymers are achieving an ef 2ficient gene delivery into t he target cell pop ulation or tissue wit hout causing any vector 2associated toxicity.Nanoparticles can be used in gene t herapy against many deseases to increase intestinal absorption.Progress of nanotechnology in biomedicine was summarized in t his review.K ey w ords :nanotechnology ;biomedicine ;vector
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6吴艳花等:纳米技术在生物医学中的研究进展
